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第二十章 电与磁
第四节 电动机
物理观念：理解磁场对通电导线有力的作用，知道力的方向与电流、磁场方向有关；了解直流电动机的构造、工作原理及能量转化（电能→机械能）。
科学思维：通过实验探究，培养逻辑推理与创新思维；学会构建电动机模型，理解模型与实际的联系。
科学探究：体验“提出问题→设计实验→分析论证”的探究过程；通过实验学会如何对通电导线作用进行研究。
科学态度与责任：养成实事求是、解决问题的态度；形成实验探究中的精益求精和创新精神。
电风扇、洗衣机、机器人、电梯、冰箱以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。
给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？
将磁针放到磁体附近，磁针指向发生偏转，说明什么？
磁体在磁场中会受到力的作用。
磁体周围存在磁场。
磁体间通过磁场相互作用。
N
S
磁场
I
＋
－
磁体周围存在什么？
通电导线周围存在什么？
磁场对通电导线也会产生力的作用吗？
实验现象
铜棒 ab向右运动
导体棒 ab
实验结论
通电导体棒在磁场中会受到力的作用。
磁场对通电导体棒的作用
知识点一：磁场对通电导线的作用
通电导体棒在磁场中受力的方向可能与哪些因素有关？
控制变量法
① 电流方向
②电流方向不变，改变磁场方向。
② 磁场方向
① 磁场方向不变，改变电流方向。
观察导体棒运动的方向。
猜想
实验方法
实验思路
① 磁场方向不变，改变电流的方向，观察导体棒运动的方向。
②电流方向不变，改变磁场方向，观察导体棒运动的方向。
改变电流方向后
改变电流方向前
I
F
S
N
I
F
S
N
I
F
S
N
I
F
S
N
改变磁场方向后
改变磁场方向前
　 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系，当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。
实验现象
实验结论
　　通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟__________
和___________有关。
电流方向
磁场方向
通电导线的受力方向不发生改变。
　　如果同时改变电流方向和磁场方向，通电导线的受力方向如何变化？
如果把一个通电线圈放在磁场中，它会怎样运动呢？
通电线圈在磁场中转动
S
N
磁极
直流电源
闭合开关后，观察到线圈并没有转动，这是为什么呢？
使线圈平面处于垂直磁感线的位置上，闭合开关。
这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。
F1
F2
S
N
这个位置是线圈的平衡位置。
线圈平行于磁感线放置，闭合开关，观察线圈转动。
线圈为什么会转动？
线圈两边电流方向相反，受力的方向相反，由于二力并不在同一条直线上，因此在两个非平衡力的作用下，会顺时针转动。
F1
F2
S
N
线圈不能继续转下去，而是会返回平衡位置。线圈为什么会返回呢？
你能将线圈两边的受力方向用力的示意图表示出来吗？并尝试说明原因。
F1
F2
S
N
线圈转动到平衡位置后，由于惯性会继续转动而越过平衡位置。
顺时针转动
因为线圈越过了平衡位置后，受到的力阻碍转动，会返回到平衡位置。
方法一：转过平衡位置后断电
线圈受到的力使它顺时针转动。
转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置。
由于惯性，线圈继续转动。
如何才能让线圈持续转动呢？
如何才能让线圈持续转动呢？
方法二：转过平衡位置后改变电流方向
线圈受到的力使它顺时针转动。
如何改变线圈中电流的方向呢？
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置。
线圈受到的力仍然使它顺时针转动。
（2）作用：每当线圈转过平衡位置时，都能自动改变线圈中的电流方向，让线圈两边受力方向总与运动方向相同，使线圈连续转动下去。
实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。
（1）构造：由两个铜半环 E 、F 和两个电刷 A 、B 组成。
两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用
1.电动机的基本构造
能够转动的线圈，叫做转子；
固定不动的磁体，叫做定子。
知识点二：电动机的基本构造
2.电动机的基本构造
实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
转子上的换向器
3.电动机的工作原理
工作原理：通电线圈在磁场中受力的作用而转动。（或通电导体在磁场中受到力的作用）
能量转化：电动机工作过程中将电能转化为机械能。（因电而动）
4.电动机的应用和类型
机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。
电动玩具
电动自行车
电力机车
电梯
电扇
洗衣机
空调
三相交流电机
直流电机
步进电机
直线电机
扬声器是怎样发声的
科学世界
通电导线在磁场中受到力的作用
电动机
磁场对通电线圈的作用
作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关
磁场对通电导线的作用
换向器
电动机
自动改变线圈中的电流方向
原理：通电线圈在磁场中受到力的作用
构造：定子（固定不动的部分）和
转子（转动的部分）
能量转换：电能转化为机械能
应用：扬声器
1. 通电导线在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟哪些因素有关？
答：通电导线在磁场中要受到力的作用，受到的力的方向跟导线中的电流方向和导线所处的磁场方向有关。
2.如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（　　）
A．换用更细的铜棒
B．将磁体的N、S极对调
C．移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
B
3.如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
（1）接通电源，通过观察 来判断磁场对通电直导线有力的作用；
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，
说明力的方向与__________有关；
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中
受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助
他写出具体的操作：
导体EF摆动
磁场方向
调节滑动变阻器的位置，
改变电路中电流大小，观察导体EF摆动幅度大小.

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